專利名稱：對滲碳后變形為橢圓齒圈的反變形校正方法
技術領域：
本發明屬于熱處理技術領域，特別涉及到一種對滲碳后變形為橢圓齒圈的反變形 校正方法。
背景技術：
滲碳齒圈是減速器的重要部件之一，在熱處理過程中容易發生變形，精度難以保 證。齒圈完成粗滾齒后的下道工序是滲碳處理，在滲碳處理過程中，大致發生兩種變 形橢圓和平面翹曲。平面翹曲是指齒圈的端面不處在一個水平面上。發生平面翹曲可以通過裝爐時仔 細平穩支墊等措施來預防。橢圓變形是指齒圈在應力作用下朝著某一方向膨脹，而相反方向出現收縮，造成 齒頂圓直徑大小不等，存在膨脹處直徑變大而收縮處直徑變小的情況。齒圈發生橢圓變形 時齒頂圓直徑的最大值稱為長軸，其最小值稱為短軸。齒圈在滲碳過程中產生橢圓變形的影響因素有很多，如成分偏析、鑄造和鍛造應 力在正火過程中消除的不充分、正火后冷速過大造成的熱應力、組織轉變的組織應力、冷加 工開齒產生的應力不均、熱處理爐溫度的均勻性和滲碳過程中的過程控制等等。這些諸多 因素造成齒圈在整個工藝流程過程中，特別是滲碳處理后，齒圈變形更不確定，從而造成齒 圈淬火后，橢圓變形趨勢更加明顯。滲碳后變形為橢圓的齒圈在淬火處理時更可能加劇齒圈的橢圓變形，這給后序的 精車加工帶來極大難度，直至造成齒圈的加工報廢，因此在滲碳后和淬火前通常需要增加 一道工裝輔助校正工序，工裝輔助校正工序方法大致如下1、淬火后測量齒圈齒頂圓尺寸，確定齒圈的長軸與短軸；2、根據齒圈內孔直徑與精車余量，制作校正齒圈的工裝；3、將橢圓變形的齒圈放在電爐中加熱至650°C保溫一段時間后，將其吊出放在平 臺上，把事先制作好的工裝嵌入齒圈內孔。回火冷卻過程中，根據熱脹冷縮原理，齒圈原短 軸區的內孔受到工裝的抵制無法收縮，而原長軸區的內孔則收縮至與工裝的外徑一般大 小，齒圈內孔和工裝緊密接觸，從而達到齒圈校正目的；4、或將齒圈和工裝同時加熱淬火在淬火加熱過程中，齒圈和工裝都漲大，因其膨脹系數不同造成齒圈比工裝長大 得多，這樣工裝將脫離工件，此時工裝無法起到支撐齒圈內孔的作用，齒圈有可能再次變 形，因此一般不采用該方法。上述工裝輔助校正法的制作工裝成本較高， 操作難度大，效果不理想，成功率較 低。
發明內容
針對齒圈滲碳后易發生橢圓變形，本發明提供了一種對滲碳后變形為橢圓齒圈的 反變形校正方法，該反變形校正方法是將滲碳后橢圓變形齒圈在淬火處理過程進行，無需 制作工裝，節約制作成本，具有成功率高，經濟效益顯著。為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案所述的對滲碳后變形為橢圓齒圈的反變形校正方法是將滲碳后發生橢圓變形齒 圈每間隔30°測量一次齒頂圓直徑，在180°內測量六次即能測出齒頂圓直徑的差值，這 個差值就是齒圈發生橢圓變形的長軸與短軸，然后在最大值處和最小值處附近再仔細測量 確定出齒圈的長軸和短軸分布區域，在短軸分布區域的齒圈內端面兩側用鐵絲捆綁一層保 溫棉，當長軸和短軸的差值< 3mm時，保溫棉的厚度控制在15mm內，當長軸和短軸的差值 ^ 3mm，保溫棉的厚度> 15mm上，鐵絲捆綁保溫棉的松緊程度應適中，捆綁太緊造成淬火時 撐斷鐵絲，捆綁太松造成淬火時保溫棉脫落，其余齒圈及外齒部位處于裸露狀態；橢圓齒圈 在淬火處理時應以60°C /h的升溫速率加熱至810°C時保溫4小時；因其短軸分布區域覆 蓋有保溫棉，覆蓋有保溫棉的短軸分布區域其加熱速率小于未覆蓋有保溫棉的長軸分布區 域，隨著淬火處理時間的延長，齒圈各部位淬火溫度趨于一致，因而在短軸分布區域和長軸 分布區域發生的膨脹量差異不大，而在淬火油冷過程中，齒圈短軸分布區域的冷卻速度小 于長軸分布區域，也就是說短軸分布區域的冷縮量小于長軸分布區域的冷縮量，這樣就相 應減小了齒圈齒頂圓直徑不同分布區域所產生的差值，從而達到橢圓齒圈的反變形校正；齒圈油冷約兩小時后及時回火兩次以消除齒圈淬火產生的應力，回火溫度控制在180°C，經 淬火處理的齒圈橢圓度差值能控制在0 Imm內，齒圈齒面硬度達57 61HRC。由于采用如上所述的技術方案，本發明具有如下優越性1、反變形校正方法的原理是在淬火過程中控制橢圓齒圈的長軸與短軸分布區域 的加熱和冷卻速度，從而控制橢圓齒圈的膨脹量，使橢圓齒圈淬火后達到可加工的尺寸范 圍內。因此，反變形校正方法可將齒圈校正效果保持到最后加工工序。2、本發明節約成本，提高效率，具有明顯的經濟效益。
圖1是本發明覆蓋保溫棉的橢圓齒圈示意圖。 圖2是現有滲碳齒圈的生產工藝流程
具體實施例方式本發明的對滲碳后變形為橢圓齒圈的反變形校正方法是將滲碳后發生橢圓變形 齒圈每間隔30°測量一次齒頂圓直徑，在180°內測量六次即能測出齒頂圓直徑的差值， 這個差值就是齒圈發生橢圓變形的長軸與短軸，然后在最大值處和最小值處附近再仔細測 量確定出齒圈的長軸和短軸分布區域，在短軸分布區域的齒圈內端面兩側用鐵絲捆綁一層 保溫棉，當長軸和短軸的差值< 3mm時，保溫棉的厚度控制在15mm內，當長軸和短軸的差值 ^ 3mm，保溫棉的厚度> 15mm上，鐵絲捆綁保溫棉的松緊程度應適中，捆綁太緊造成淬火時 撐斷鐵絲，捆綁太松造成淬火時保溫棉脫落，其余齒圈及外齒部位處于裸露狀態；橢圓齒圈 在淬火處理時應以60°C /h的升溫速率加熱至810°C時保溫4小時；因其短軸分布區域覆蓋有保溫棉，覆蓋有保溫棉的短軸分布區域其加熱速率小于未覆蓋有保溫棉的長軸分布區 域，隨著淬火處理時間的延長，齒圈各部位淬火溫度趨于一致，因而在短軸分布區域和長軸 分布區域發生的膨脹量差異不大，而在淬火油冷過程中，齒圈短軸分布區域的冷卻速度小 于長軸分布區域，也就是說短軸分布區域的冷縮量小于長軸分布區域的冷縮量，這樣就相 應減小了齒圈齒頂圓直徑不同分布區域所產生的差值，從而達到橢圓齒圈的反變形校正； 齒圈油冷約兩小時后及時回火兩次以消除齒圈淬火產生的應力，回火溫度控制在180°C，經 淬火處理的齒圈橢圓度差值能控制在O Imm內，齒圈齒面硬度達57 61HRC。結合圖1，如一由20CrMnMo制造的齒圈，重量達3179Kg，齒數175，模數16，齒頂圓 直徑2844. 527mm,齒厚19. 679mm,工藝滲碳層3. 6 4. 8mm。齒圈粗滾齒后齒頂圓直徑為2839mm，比設計尺寸2844. 527mm小4. 527mm,這主要
是考慮了齒圈滲碳淬火后會膨脹而預留加工余量。齒圈滲碳過程中發生橢圓變形，齒頂圓直徑在30°間隔所測的直徑值均不相等， 最大長軸值為2841mm，最小短軸值為2838. 2mm。在淬火過程中采用本發明的反變形校正方法對該齒圈進行校正，具體方法如下由于長軸和短軸的差值=2. 8mm < 3mm，所以在短軸分布區域的齒圈內端面兩側 包裹上厚15mm的保溫棉，包裹保溫棉的寬度從齒圈短軸分布區域的內端面一直到齒圈外 齒部位為止，鐵絲捆綁保溫棉的松緊程度以不掉下保溫棉為準，捆綁太緊造成淬火時撐斷 鐵絲，捆綁太松造成淬火時保溫棉脫落，其余齒圈及外齒部位處于裸露狀態。淬火處理時以 60°C/h的升溫速率加熱至810°C時保溫4小時。齒圈油冷約兩小時后及時回火兩次以消除 齒圈淬火產生的應力，回火溫度控制在180°C，然后剝開保溫棉測量齒圈尺寸，淬火后齒頂 圓的最大長軸值與最小短軸值之差由原2. 8mm減小至1. 1mm，具有參數見下表。
" 由上表可知采用反變形校正法可達到校正橢圓齒圈的目的。反變形校正法成本低、耗時少，校 正原理符合金屬材料的科學原理，成功效率極高，是校正齒圈橢圓變形的有效方法。工裝輔助校正法和本發明的反變形校正法所花費的成本見下表。
權利要求
一種對滲碳后變形為橢圓齒圈的反變形校正方法，其特征在于是將滲碳后發生橢圓變形齒圈每間隔30°測量一次齒頂圓直徑，在180°內測量六次即能測出齒頂圓直徑的差值，這個差值就是齒圈發生橢圓變形的長軸與短軸，然后在最大值處和最小值處附近再仔細測量確定出齒圈的長軸和短軸分布區域，在短軸分布區域的齒圈內端面兩側用鐵絲捆綁一層保溫棉，當長軸和短軸的差值＜3mm時，保溫棉的厚度控制在15mm內，當長軸和短軸的差值≥3mm，保溫棉的厚度≥15mm上，鐵絲捆綁保溫棉的松緊程度應適中，捆綁太緊造成淬火時撐斷鐵絲，捆綁太松造成淬火時保溫棉脫落，其余齒圈及外齒部位處于裸露狀態；橢圓齒圈在淬火處理時應以60℃/h的升溫速率加熱至810℃時保溫4小時；因其短軸分布區域覆蓋有保溫棉，覆蓋有保溫棉的短軸分布區域其加熱速率小于未覆蓋有保溫棉的長軸分布區域，隨著淬火處理時間的延長，齒圈各部位淬火溫度趨于一致，因而在短軸分布區域和長軸分布區域發生的膨脹量差異不大，而在淬火油冷過程中，齒圈短軸分布區域的冷卻速度小于長軸分布區域，也就是說短軸分布區域的冷縮量小于長軸分布區域的冷縮量，這樣就相應減小了齒圈齒頂圓直徑不同分布區域所產生的差值，從而達到橢圓齒圈的反變形校正；齒圈油冷約兩小時后及時回火兩次以消除齒圈淬火產生的應力，回火溫度控制在180℃，經淬火處理的齒圈橢圓度差值能控制在0～1mm內，齒圈齒面硬度達57～61HRC。
全文摘要
本發明提供一種對滲碳后變形為橢圓齒圈的反變形校正方法，將滲碳后發生橢圓變形齒圈每間隔30°測量一次齒頂圓直徑，所測齒頂圓直徑的差值就是齒圈發生橢圓變形的長軸與短軸，然后在短軸分布區域的齒圈內端面兩側用鐵絲捆綁一層保溫棉，鐵絲捆綁保溫棉的松緊程度應適中，其余齒圈及外齒部位處于裸露狀態。橢圓齒圈在淬火時以60℃/h的升溫速率加熱至810℃保溫4小時，因其短軸分布區域覆蓋有保溫棉，覆蓋有保溫棉的短軸分布區域其加熱速率小于未覆蓋有保溫棉的長軸分布區域，而在淬火油冷過程中齒圈短軸分布區域的冷卻速度小于長軸分布區域，這樣就相應減小了齒圈齒頂圓直徑不同分布區域所產生的差值，從而達到橢圓齒圈的反變形校正。
文檔編號C21D1/18GK101838730SQ20101013670
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月23日 優先權日2010年3月23日
發明者于慎君, 吳娜, 李光, 李德福, 邵文華, 郎慶斌, 鄭三妹 申請人:中信重工機械股份有限公司